1. Теоретичні відомості

1.1. Ґрунт як об’єкт обробітку

Ґрунт - верхній пухкий шар земної кори, що володіє родючістю, тобто здатністю забезпечувати рослини вологою, повітрям та поживними речовинами.

Ґрунт складається з твердої (мінеральні та органічні речовини), рідкої (вода, ґрунтовий розчин) і газоподібної (ґрунтове повітря) частин або фаз. Мінеральну частину твердої фази ґрунту складає подрібнена, в основному, до піску або глини в процесі ґрунтотвореня гірська (материнська) порода. Вивільнені у результаті подрібнення гірських порід мінеральні сполуки і мінеральна речовина, що утворюються в результаті розкладу (мінералізації) органічних залишків ґрунтовими мікроорганізмами, розчинні у воді, утворюють ґрунтовий розчин – поживне середовище для рослин. В залежності від складу і концентрації розчину його реакція може бути кислою, нейтральною або лужною. Більшість культурних рослин добре ростуть в умовах нейтральної або слабко кислої реакції ґрунтового розчину. Основу природної родючості ґрунту обумовлює наявність в ній органічних, перегнійних або гумінових речовин, що забезпечують найкращі для рослин фізико-хімічні властивості ґрунту, її поживний, водно-повітряний і тепловий режими.

Ґрунт володіє цілим рядом фізико-механічних властивостей, з яких визначальне значення в її родючості і умовах обробітку мають: гранулометричний (механічний) склад, структура, пористість, пластичність і твердість.

Гранулометричний (механічний) склад ґрунту – відносний вміст у ґрунті елементарних частинок різного розміру. З метою класифікації ґрунтові частинки поділяють на “фізичний пісок” (всі частинки більші 0,01 мм) та “фізичну глину” (всі частинки менші 0,01 мм). Залежно від співвідношення цих двох розмірних фракцій ґрунти поділяються:

1. глинисті – більше 50 % “фізичної глини”;

2. суглинисті – 20-50 % “фізичної глини”;

3. супіщані – 10-20 % “фізичної глини”;

4. піщані – менше 10 % “фізичної глини”.

Ґрунти із високим вмістом глинистих частинок відносяться до важких (глинисті). Важкими їх називають через значні затрати енергії на їх механічний обробіток. Такі ґрунти називають ще “холодними”, оскільки завдяки високій вбірній здатності вони утримують велику кількість води і повільно прогріваються весною. Через високу щільність важких ґрунтів у них дуже повільно здійснюється газообмін із атмосферним повітрям. Результатом цього є надлишок вуглекислого газу у ґрунті, що пригнічує ріст і розвиток рослин. Несприятливим є і водний режим важких ґрунтів, оскільки атмосферні опади повільно фільтруються у нижні шари, залишаючись на поверхні, що призводить до утворення закисних мінеральних сполук, які згубно діють на рослини.

Дефіцит кисню пригнічує розвиток мікроорганізмів, тому мінералізація органічних залишків гальмується. Це призводить до того, що не дивлячись на достатню кількість елементів живлення вони не можуть бути сповна використані культурними рослинами.

Піщані ґрунти навпаки легко піддаються обробітку сільськогосподарськими знаряддями і їх називають легкими. Такі ґрунти найшвидше прогріваються весною і є “теплими” ґрунтами. Легкі ґрунти мають хороший повітряний режим, оскільки через велику кількість пор тут інтенсивно проходить газообмін із атмосферним повітрям. Вони також характеризуються добре вираженою водопроникністю.

Однак легкі ґрунти мають ряд негативних особливостей. Водний режим у них не стійкий і залежить від кількості й частоти випадання опадів. Через незначну вологоємкість таких ґрунтів вода не затримується в орному шарі, а фільтрується вниз. Тому рослини на таких ґрунтах страждають від нестачі вологи.

У легких ґрунтах енергійно проходить розклад органічних решток і добрив з вивільненням великої кількості азоту і зольних елементів живлення, але вони тривалий час не затримуються у орному шарі, оскільки вбирна здатність пісків мала. Поживні речовини, які не засвоїлися рослинами, вимимиваються у нижні шари або виносяться в ґрунтові води. Крім цього, яскраво виражений процес мінералізації органічних речовин не сприяє нагромадженню гумусу. Тому ці ґрунти бідні на поживні речовини.

Кращими за механічним складом вважаються суглинисті та супіщані ґрунти. Вони мають більш сприятливе у порівнянні з піщаними і глинистими ґрунтами співвідношення водного, повітряного і теплового режимів.

Елементарні частинки ґрунту можуть знаходитись у вигляді окремих частинок, що являють собою окремі зерна різноманітних мінералів і порід, або бути об’єднані під впливом різних факторів у структурні агрегати (грудки).

Сукупність таких агрегатів різної величини, форми і якісного складу називають структурою ґрунту, яка є важливим фактором родючості й морфологічною ознакою. Здатність ґрунту розпадатись на грудочки або агрегати називають структурністю.

Якісною оцінкою структури ґрунту є вміст окремих розмірних фракцій агрегатів у ньому. Найбільш агрономічно цінними є агрегати розміром 0,25-10 мм.

Структурований шар ґрунту орного горизонту, як правило, має вищу родючість ніж неструктурований. На неструктурованих ґрунтах майже неможливо якісно провести сівбу, сходи є дуже нерівномірними, ускладнюється догляд за посівами.

У формуванні структури ґрунту розрізняють два основних процеси: механічний поділ ґрунту на шматки і утворення міцних, що не руйнуються під впливом вологи, агрегатів. Вказані процеси протікають під впливом фізико-механічних, хімічних та біологічних факторів структуроутворення.

Отримання стійкої та якісної структури можливе за обробітку ґрунту в стані фізичної стиглості. Фізична стиглість ґрунту – такий його стан, коли він добре піддається обробітку з найменшими затратами механічної енергії, що забезпечується за певної вологості. Так, фізична стиглість глинистих ґрунтів спостерігається за 50-65 %, суглинистих – 40-70 % вологості від повної вологоємності.